Solary a fotowoltaika – moc promieniowania słonecznego we współczesnym świecie

8 minut, tyle potrzeba aby Słońce wysłało do Ziemi jej roczne zapotrzebowanie na energię. Zaskakujące, prawda? To tylko pokazuje jaka moc drzemie w energii słonecznej. Słońce uznaje się obecnie za największy potencjał paliwowo-energetyczny. Moc emitowanej energii szacuje się na 3,9 × 10 20 MW. Do powierzchni Ziemi dociera tylko jej część, ale i tak jest wiele tysięcy razy większa od ogółu energii wytwarzanej na naszej planecie. Współczesne technologie efektywnie pozyskują i przetwarzają energię słoneczną w celach użytkowych. Przyjrzyjmy się badaniom i statystykom, sprawdźmy czy pozyskiwanie energii ze słońca jest tak powszechne. Ostatnie dane opublikowane przez Agencję Rynku Energii na koniec czerwca 2022 r. pokazują, że moc zainstalowana odnawialnych źródeł energii w porównaniu do czerwca 2021 r. wzrosła o 5,8 GW. Największym źródłem energii elektrycznej z OZE jest obecnie słońce.

W strukturze mocy zainstalowanej OZE dominuje obecnie fotowoltaika. W czerwcu 2022 r. jej moc zainstalowana wyniosła ponad 10,3 GW, co stanowi 52% wszystkich mocy odnawialnych źródeł energii. Pod względem liczby instalacji prawie wszystkie dotyczyły fotowoltaiki (źródło: ARE). Analizując powyższe wyniki postanowiliśmy porównać instalacje fotowoltaiczne i panele solarne – gdzie tkwi różnica? Otóż kolektory słoneczne generują ciepło a panele fotowoltaiczne, energię słoneczną. Przejdźmy do konkretów.

Co to są kolektory słoneczne?

Kolektory słoneczne to system, który pozyskaną energię słoneczną zamienia w ciepło, potrzebne do przygotowania wody użytkowej. Wzrost zainteresowania tym rozwiązaniem rośnie z roku na rok. Instalacja solarna dzieli się na płaskie i próżniowe. W szklanej rurze kolektora znajduje się absorber, który przejmuje energię słoneczną i nagrzewa nią roztwór glikolu propylenowego nazywanego cieczą solarną. Po odebraniu ciepła z absorbera, roztwór glikolu przenosi go dalej do instalacji, która umożliwia ogrzewanie wody użytkowej. Warto zaznaczyć, że ciecz solarna jest substancją niezamarzającą, dzięki czemu pozwala na działanie instalacji również zimą jednakże ze względu na słabe warunki słoneczne, kolektory pracują w sposób mocno ograniczony. Instalacja kolektorów słonecznych odbywa się na dachu, elewacji lub gruncie – w miejscu o wysokim nasłonecznieniu. Urządzenie działa najbardziej efektywnie podczas sprzyjających warunków atmosferycznych, czyli ładnej, słonecznej pogodzie. W porze letniej można w pełni z niego korzystać w celu podgrzewania wody użytkowej. W sezonie zimowym najprawdopodobniej trzeba będzie się wspomagać dodatkowym źródłem ciepła ponieważ przy takich warunkach atmosferycznych działanie kolektorów jest zbyt niskie aby w pełni z niego korzystać. Nie mniej jednak warto podkreślić, że kolektory słoneczne to zarówno ekologiczny jak i ekonomiczny sposób na pobór energii cechujący się najwyższą efektywnością energetyczną.

Panele solarne – plusy

Przejdźmy do podsumowania zalet kolektorów słonecznych. Warto podkreślić, że zainstalowane solary są bezpieczne i bezobsługowe. Przy dbaniu o ich regularną konserwację i prawidłowe działanie, panele mogą pracować nawet do 20 lat a prawidłowo zainstalowane na dachu domu, nie będą wymagać od nas dodatkowej obsługi. Kolektory słoneczne przyczyniają się do ograniczenia emisji takich szkodliwych gazów jak dwutlenek węgla, azot czy siarka. Ciepło wytworzone za pomocą kolektorów słonecznych jest całkowicie ekologiczne. Cechuje je najwyższa efektywność energetyczna w porównaniu do innych urządzeń grzewczych. W czasach kiedy ceny prądu, gazu i węgla rosną z dnia na dzień, właściciele kolektorów słonecznych zyskują niezależność od tradycyjnych źródeł energii elektrycznej. Kolektor słoneczny może zostać podłączony do instalacji z pompą ciepła lub kotłem kondensacyjnym, co pozwala na ekonomiczne i ekologiczne ogrzewanie domu jednorodzinnego. Warto podkreślić, że domy, w których zainstalowane są kolektory słoneczne zyskują na wartości w przypadku ich ewentualnej sprzedaży. Szybki i prosty montaż solarów oraz brak konieczności ingerencji w konstrukcję budowlaną budynku sprawia, że instalacja nie wymaga dodatkowych zgód administracyjno-prawnych.

Panele solarne – minusy

Każdy inwestor, który rozważa instalację czerpiącą z odnawialnych źródeł energii, musi znać wady i zalety instalacji, na którą się decyduje. Przejdźmy zatem do minusów. Wydajność kolektorów słonecznych jest zależna od warunków atmosferycznych. Trzeba jasno powiedzieć, że w sezonie jesienno-zimowym występuje granica produkcji ciepła a w zimie kolektory słoneczne praktycznie nie pracują. Zatem musimy wyprowadzić z błędu osoby, które uważały, że większa instalacja kolektorów na dachu, wpłynie na wzrost efektywności produkcji ciepła w zimie. Nic bardziej mylnego. Niska wydajność pracy instalacji solarnej w pochmurnej pogodzie czy w zimie oraz jej działanie uzależnione od temperatury jest dużym minusem. Ponadto to rozwiązanie nie nadaje się do ogrzania całego domu. W tym celu musimy się wspomagać się dodatkowym źródłem ciepła. Kolektory słoneczne mogą służyć jedynie do podgrzewania ciepłej wody użytkowej i to sezonowo.

Co to jest Fotowoltaika?

Słońce jest ogromnym źródłem naturalnej energii, którą należy pobrać, przetworzyć a następnie zagospodarować. Panele fotowoltaiczne wykorzystują efekt fotowoltaiczny a promienie słoneczne przetwarzane są na prąd stały. To za sprawą ogniwa fotowoltaicznego (najmniejszej części składowej budującej jednostkę fotowoltaiczną) możemy się cieszyć czystą energią ze słońca. Ogniwa fotowoltaiczne łączone są szeregowo, równolegle lub hybrydowo w moduły fotowoltaiczne a te zmontowane i spięte przewodami tworzą panel fotowoltaiczny. Panele pv wystawiane są bezpośrednio na ekspozycję słońca dlatego najczęściej montowane są na dachach lub specjalnie przygotowanych konstrukcjach naziemnych a miejsce ich instalacji musi być dobrze naświetlone przez słońce.

Patrząc z daleka na dach budynku, na którym zostały zainstalowane panele fotowoltaiczne, trudno oszacować ich rozmiar. Standardowy rozmiar paneli to zwykle około 160-170 cm wysokości, na około 100-110 cm szerokości przy mocy ok. 370-400 W. Na rynku pojawiają się jednak również moduły fotowoltaiczne o wymiarach zbliżonych do 200 cm wysokości oraz 110 cm szerokości i zwiększonej mocy. Inwestor powinien zwrócić uwagę na dwa najważniejsze parametry instalacji fotowoltaicznej, na moc i sprawność. Moc paneli fotowoltaicznych to nic innego jak zdolność do wyprodukowania określonej ilości energii elektrycznej w standaryzowanych warunkach STC (moc nominalna określona w watopikach). Z kolei sprawność paneli fotowoltaicznych to stosunek ilości otrzymanej energii słonecznej do ilości uzyskanej energii elektrycznej (określany jest procentach, dla standaryzowanych warunków STC).

Instalacja fotowoltaiczna – plusy

Ze względu na wzrost cen prądu oraz rosnące w szybkim tempie koszty utrzymania domu, szukamy oszczędności oraz rozwiązań, które umożliwią nam produkcję energii elektrycznej na własny użytek. Fotowoltaika umożliwia nam pełne zaopatrzenie budynku w energię cieplną oraz nieograniczone zasoby energii elektrycznej, którą pozyskujemy nawet wtedy gdy pada deszcz. Dzięki temu realnie obniżamy koszty eksploatacyjne nawet o 70% i uzyskujemy niezależność energetyczną. Dobrze zainstalowane panele fotowoltaiczne są praktycznie bezobsługowe i bezawaryjne a ich uniwersalność sprawia, że panele mogą być zainstalowane w każdym miejscu (pod warunkiem doboru odpowiednich modułów fotowoltaicznych). To rozwiązanie jest przyjazne dla środowiska naturalnego, nie produkuje szkodliwych odpadów i spalin. Wszystkie wyliczenia wskazują na to, że najlepszy rezultat daje zastosowaniepaneli pv i pompy ciepła razem. Panele fotowoltaiczne zasilają energią słoneczną pracę pompy ciepła i tym samym przyniosą największe oszczędności dla inwestora. Każdy jednak system posiada też słabe strony, o których należy wspomnieć.

Instalacja fotowoltaiczna – minusy

W związku z tym, że mówimy o pozyskiwaniu energii naturalnej to trzeba nadmienić, że jest ona zależna od pory dnia i roku a jej charakter jest cykliczny i nierównomierny. Ponadto na promieniowanie słoneczne wpływa również jakość powietrza oraz stopień zachmurzenia. Są to czynniki, naturalne, na które człowiek nie ma wpływu. Jej wartość natężenia zależna jest również od kąta padania promieni słonecznych. Trzeba również podkreślić, że instalacja ta wiąże się z wysokimi nakładami finansowymi jednak można się ubiegać o dofinansowanie na jej zakup w programie Mój Prąd w wysokości do 20 500 zł.

Fotowoltaika a solary – jakie panele słoneczne wybrać?

Na początek trzeba powiedzieć, oba rozwiązania mogą być dofinansowane w ramach programu “Czyste Powietrze”. To kompleksowy program prowadzony przez NFOŚiGW, którego celem jest zmniejszenie lub uniknięcie emisji pyłów i innych zanieczyszczeń poprzez wymianę źródeł ciepła i poprawę efektywności energetycznej w domach jednorodzinnych. Nie mniej jednak trzeba liczyć się z tym, że w przypadku wyboru instalacji PV, koszt będzie zdecydowanie wyższy niż w przypadku kolektorów słonecznych. Jednym z powodów jest szersze zastosowanie fotowoltaiki, która produkuje energię elektryczna przez cały rok.

Kolektory fotowoltaiczne zasilają wszystkie urządzenia elektryczne, mogą stanowić źródło energii elektrycznej i cieplnej jak również współpracować z elektrycznymi urządzeniami grzewczymi np. pompą ciepła czy ogrzewaniem podłogowym. Przypomnijmy, że panele solarne działają raczej sezonowo i głównie służą do podgrzania ciepłej wody użytkowej. Zatem to rozwiązanie nie nadaje się do ogrzania całego domu. W tym celu musimy się wspomagać się dodatkowym źródłem ciepła. W przypadku paneli fotowoltaicznych, ogrzewanie domu fotowoltaiką pozwala nam wykorzystać wytworzony prąd od razu lub magazynować go w przypadku mniejszego zapotrzebowania. Dzięki temu energię, którą wygenerujemy latem możemy użyć do ogrzewania budynku zimą, kiedy zapotrzebowanie na nią jest zdecydowanie większe. Dlatego biorąc pod uwagę powyższe uznajemy, że w zestawieniu paneli fotowoltaicznych z solarami wygrywa fotowoltaika.